基于数字电路的八路抢答器的设计与实现

0 引言

本文采用的数字集成电路设计的抢答器，结构简单，操作方便，其价格便宜。

智力竞赛是一种中学常见的“游戏”方式，从中我们既能学到知识也能得到极大的乐趣，抢答是在各种竞赛中经常使用的一种方式。抢答能调动参赛者和观众的参与的积极性和主动性，在竞赛的时间内，让观众和选手学到许多知识和常识等。然而，在进行抢答比赛的过程中，参赛者抢答的先后顺序的确定，以及答题时间的控制与计算等问题，靠主持人的主观来判断决定，比较容易产生误判现象。因此，本文就利用数字电子器件设计了一种抢答器，此抢答器能够实现8人进行抢答，其具备自动锁存，置位，清零等功能[1]。利用此抢答器能够实现在八个人的抢答比赛，使抢答竞赛能够顺利的进行，使抢答比赛更加公平。

1 八路抢答器的原理

本文设计基于数字电路的八路抢答器由八个按钮组成，每个参加竞赛的人员可以操作一个抢答按钮。当参赛人员按下抢答按钮时，对应的电路接通；抢答按钮被释放后，触点会自动复位断开。其中抢答器的主要组成部分是锁存电路74ls373。当锁存电路74ls373的EI 端（使能端）为有效电平（如高电平）时，它能将输出端的数据锁存，此时阻止新的输

入信号通过锁存器74ls373。抢答器的锁存电路将输入信号置于锁存或解锁状态[2]。

在经过一轮激烈的抢答游戏后，应该释放锁存电路的锁存，使得锁存器再次处于等待接收抢答信号状态，以便顺利进入下一次的抢答过程。此外，优先编码器74LS148把锁存电路输出的电平信号编码为对应的三位二进制数。编码器74LS148输出的二进制数，经显示译码器74LS47转换成LED 数码管需要的逻辑电平，LED 数码管能够显示相应的十进制数，能够表示哪个参赛队员的抢答有效。

在主持人拨动总开关到“开始抢答”状态时，此时会触发声音提示电路，发出声音提示，表示进入抢答倒计时阶段（如设定60s 的抢答时间），在有效时间内，如果有人抢答，立即停止倒计时并显示其号码数，整个过程仅对第一个按下抢答按钮的参赛选手有效。如果在倒计时期间，想停止倒计时主持人可以随时将总开关拨动到“准备抢答”状态，抢答系统重新进入抢答状态。如果主持人将总开关拨到“准备抢答”状态，没有出现提示音前，有参赛选手按了抢答按钮，则抢答无效，也不会显示其号码数[3]。

2 抢答器整体设计

本设计主要由四个部分构成：抢答部分，定时部分，报警部分和时序部分，其结构框图如图1所示。抢答电路实现基本的抢答作用，在开始抢答后，当参赛选手按下抢答按钮后，

design schemes: scheme 1 uses 74ls373 to realize circuit latching, 74ls148 to realize circuit coding, 74ls74 and digital tube to realize circuit. The second scheme uses CD4511BCN, LMC555CM integrated circuit and digital tube to control and display the answerer. The device designed in this paper is simple and easy to understand, and it is suitable for the beginners of electronic technology.Key words :digital circuit;eight-way answerer;latch;encoder

器对输入信号进行控制，利用74ls74锁存器对数据锁存。电路需要实现两个主要功能：一要能辨识出参加者按按钮的先后，把最先按下按钮的参加者的号码数，并把数据提供给显示译码器，来显示参赛者的号码；二是对于使其他按下按钮的参加者的抢答操作无效。

当竞赛主持人控制抢答总开关处于“准备”时，控制RS 触发器的复位端为有效，触发器处于复位状态，输出都是低电平，这时显示灯不亮。锁存器74LS74的控制端ST=0,使编码器74ls148

能够正常工作。在这个时刻，74LS74不起作用，不锁存数据。当节目主持把抢答总开关拨到“开始”位置时，编码电路74ls148和锁存电路74LS74两个部分同时工作，这时抢答器等待抢答信号，其八个输入端的信号都可以进行输入。如果有参赛者按下抢答按钮，优先编码器74ls148接受第一个参赛者的号码，并转换成二进制数的输出，锁存器74ls74把这个数字锁存起来，把数据送给显示译码器74LS47，这样LED 显示器能够显示出参赛选手的号码数。同时CTR=1，控制编码器74ls148的使能端ST 为高电平，这样74ls148不能工作，其他参与竞赛人员即使按下抢答按钮，也不能使信号的输入到编码器。当第一个按下按钮的竞赛人员的按钮松开后，由于CTR 输出端仍然保持高电平，这样能控制编码器74ls148处于禁止工作状态，其他选手的信号不能输入。这样能够保证抢答顺序的准确性[4]

。当第一个抢答人员

回答完后，竞赛主持人把控制总开关复位，这样就能够进行

下一轮抢答。

3.2 时间定时电路

定时电路的作用，就是根据不同的题目，由竞赛主持人设置不同的答题时间，利用十进制同步加/减计数器74LS192来进行时间控制，74LS192的计数脉冲信号由时钟

间前，计数器74LS192的借位输出BO 端为1，反相器G2的输出ST=0，使编码器74LS148能够正常工作，使抢答器的第一个功能能够正常完成。如果有参与竞赛人员在规定的时间内进行抢答，使触发器的CTR=1，通过反相器G3反相，使A=0，把CP 信号阻断，这时定时器正常工作，同一时刻，反相器G2的ST 输出信号为1,编码器74LS148不能工作，其他的参赛选手不能进行抢答，同时，门G1输出为低电平，处于关门状态，切断了CP 时钟信号的输入，定时电路状态不发生变化，完成电路的第三个功能[6]。

本电路的设计原理图见图2所示。

图2 抢答器电路原理图

4 抢答器的仿真

通过PROTUES 和Altium designe 绘制抢答器的电路图和仿真图，对抢答器进行仿真。由仿真可以看出该八路抢答器可以实现。抢答器仿真图见图3。

5 结论

这次设计是我的初次尝试，它使我明白了电子系统的设

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